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台灣騷蟬(影片與相片)

賴鵬智
・2011/07/21 ・317字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 429 ・四年級
相關標籤: 蟬 (4) 騷蟬 (1)

此影片可全螢幕觀賞,如頻寬夠可在放映後點選更高畫素觀看,效果更佳。錄影器材:Panasonic HDC-HS700

仲夏時節,蟬聲騷騷。台灣騷蟬,昆蟲綱半翅目蟬科騷蟬屬,台灣就這麼一種騷蟬。分 佈廣泛,從都市到1200公尺的山區都有。牠的鳴聲應該是台灣人最熟悉的,到處可聽到,而高分貝鳴聲響徹雲霄,總要從天上叫下一大盆雨水才歇息。鳴聲聽起 來像是「癢癢癢癢癢癢癢癢」,而人癢起來要「搔癢」,從「搔」轉借到「騷」,於是聽到這聲音就知道是台灣騷蟬在叫,我是這麼記憶的。

學名:Pomponia linearis (Walker, 1850)

參考資料: 陳振祥(2004),「台灣賞蟬圖鑑」(含CD),大樹文化事業公司,台北市

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賴鵬智
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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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【成語科學】噤若寒蟬:為什麼蟬在冬天不會叫?
張之傑_96
・2023/10/18 ・1085字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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章老師寫這篇「噤若寒蟬」時,適逢 6 月初,住在美國東部的同學傳來十七年蟬的影片。一般的蟬,幼蟲在土裡生活 1-5 年;十七年蟬的幼蟲(若蟲)卻在地下生活 17 年!今年的大發生過後,下次是 2038 年。

十七年蟬大發生時,數以億計的蟬傾巢而出,鳴聲震天,排泄物落如雨下,這時人們出門都要打傘,在戶外舉行的婚禮、球賽和其他活動均被迫延期或改在室內。

十七年蟬大發生時,數以億計的蟬傾巢而出,鳴聲震天。圖/giphy

不過喧鬧不出 3 個星期,十七年蟬交配、產卵後就會死去,新的一輪生命週期又開始了。

蟬屬於半翅目、蟬科。一般的蟬,不會像十七年蟬般集體行動。到了夏季,幼蟲陸續的從土裡鑽出來,然後爬到樹上,抓著樹幹,脫掉蟬殼(蟬蛻),羽化為成蟲。蟬的成蟲壽命很短,通常不到一個月。雄蟬羽化出來後,一俟翅膀硬了,就開始大聲鳴叫,用來吸引雌蟬。雌蟬沒有發聲器官,不會鳴叫。

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日本暮蟬。圖/wikipedia

雄蟬的腹部有一對鳴器,裡面有發音肌、鼓膜和共鳴室。雄蟬求偶鳴叫時,發音肌會不停的收縮,使鼓膜上下振動,有如打鼓般發出聲響;共鳴室則有如擴音器,使鳴聲擴大。

蟬的發聲,和直翅目的蟋蟀、螽斯、蝗蟲不同,牠們以磨擦翅膀發聲。蟋蟀、螽斯的翅基部,有一條橫脈,上頭有齒,稱為「音銼」,左右翅磨擦,就會發聲。蝗蟲則是利用牠的腿節內側和前翅縱脈,互相摩擦而發聲。

當雌蟬被雄蟬的鳴聲吸引過來,交配過後,雌蟬將卵產在小樹枝上,夏季時大約經過一個月就可以孵化成幼蟲。接下去,幼蟲落到地面,鑽入土中,吸取植物根部的養分,經過若干年(視種類而異),才能長大成熟,然後鑽出地面,羽化為成蟲。

蟬經過若干年才能長大成熟,羽化為成蟲。圖/giphy

蟬是夏季活動的動物,從初夏到初秋,蟬的幼蟲陸續鑽出地面,羽化為成蟲,使得整個夏季都可聽到蟬聲。秋季才羽化的蟬,通常鳴聲較弱,如果天氣突然轉冷,就會凍得不再鳴叫,這個自然現象衍生為成語「噤若寒蟬」,比喻因某種原因而不再出聲。讓我們造兩個句吧。

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極權國家沒有言論自由,人們噤若寒蟬,不敢隨便發表意見。

爸爸嚴肅的眼神一掃過來,我們就噤若寒蟬,再也不敢吵鬧。

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張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。

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仲夏不寧靜,「 17 年蟬」大舉回歸美國
DQ地球圖輯隊_96
・2021/06/25 ・1709字 ・閱讀時間約 3 分鐘

今年( 2020),美國某些州注定要度過一個震耳欲聾的夏天。

百萬雄兵登陸美國

COVID – 19 (武漢肺炎)疫情還沒結束,今年 ( 2020 ) 夏天美國部分地區還有另一場重頭戲正在等著上演。不過好消息是,這場重頭戲幾乎可以說是人畜無害,還有可能為糟糕的 2020 年帶來一場夏日饗宴。

按照規律,今年 ( 2020 ) 美國維吉尼亞州西南部、北卡羅萊納州及西維吉尼亞州的夏天,將被大批「 17 年蟬」攻佔,注定度過一個不平靜的夏天。維吉尼亞理工學院暨州立大學 (Virginia Polytechnic Institute and State University) 昆蟲學系的戴伊 (Eric Day) 教授預測:「大批 17 年蟬出沒的農場及社區,今年 ( 2020 ) 可能會遇上一點噪音問題。」

美國伊利諾伊州波普郡的週期蟬。圖/Wikipedia

壽命最長昆蟲, 17 年就見這一面

周期蟬 (periodical cicadas) 主要分布於北美洲,依照生命周期長短不同,還能細分為「 13 年蟬」及「 17 年蟬」,其中 17 年蟬可以說是全球最長壽的昆蟲,壽命就如其名,可以長達 17 年。

不過在這 17 年裡, 17 年蟬們大多以若蟲[註]的型態生活於土壤中,花費 17 年的時間轉變為成蟲,破土而出。然而,出土後的 17 年蟬,將在接下來 2-4 周完成產卵後迅速死亡,結束一生。

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17 年蟬,紅色的大眼是牠們外觀上的重要特徵。圖/Wikipedia

編號第九群,參上!

依照不同的起訖年份及影響地區,現存的 17 年蟬共可分為 15 個不同的群體。

今夏 ( 2020 ) 預計要破土而出的是第 9 群,預計受影響地區則是前述的維吉尼亞、北卡羅萊納和西維吉尼亞州,上回牠們破土而出的時間恰恰是在 2003 年的夏天。

美國農業部林務局發佈各期週期蟬出現的繁殖地點和時間。圖/Wikipedia

為什麼是 17 年和 13 年?

至今,昆蟲學家們也沒能清楚解釋為何兩種蟬的生命周期偏偏就是 17 年和 13 年,但昆蟲學家們猜測這可能和躲避天敵有關。

由於 17 年蟬每回現身數量龐大,很容易就成為天敵們眼中的佳餚,因此 17 年蟬逐漸演化出超長生命周期,避免和天敵的生命周期重疊,提高存活率。

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果農的大麻煩

對果農來說,17 年蟬的生命周期表示每 17 年他們就會遇上一回大麻煩,因為牠們每每出現,數量必定是成千上萬。根據昆蟲學家的換算,今年受影響地區每畝的 17 年蟬數量將高達 150 萬隻。

17 年蟬的母蟬在產卵時會將卵產在樹枝內部,很容易導致那段樹枝上的樹葉全數枯萎。對大型樹木來說影響不大,但是對樹苗來說是非常大的負擔,枯萎的樹枝太多,有時候甚至會導致樹苗死亡,造成果農的損失。

17 年蟬可以稱得上人畜無害;但在果農眼中, 17 年蟬就是 17 年一回的大麻煩。圖/Wikipedia

前兩年盡量別種樹苗

許多昆蟲學家都會建議果農以及種樹者,在本地 17 年蟬出沒前 1 – 2 年盡量不要種植樹苗,免得屆時白白損失血汗錢。如果種了,還是可以透過殺蟲劑等方式防治,但是效果通常不明顯,因為 17 年蟬的數量實在是太多了。

除此之外,對一般人來說,17 年蟬可以說是人畜無害,就是稍微吵雜了一點,維吉尼亞理工大學在一篇文章中,將大群 17 年蟬的叫聲比喻為「整片田野像訊號沒有調準的汽車收音機」。

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17 年不到就急著亮相?

然而,最近昆蟲學家逐漸觀察到 17 年蟬常常提早數年破土而出的現象。實際原因仍然不清楚,但昆蟲學家推測可能和氣候變遷有關。

對於即將來臨的夏天,昆蟲專家戴伊告訴受影響地區的人們:「希望對蟬鳴感到厭煩的人,可以因為這項活動有多麼難得及令人驚艷而稍微紓解他們的情緒。」

註解

若蟲是指不完全變態昆蟲在幼蟲階段的稱呼。

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賴鵬智
・2011/07/21 ・317字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 429 ・四年級
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此影片可全螢幕觀賞,如頻寬夠可在放映後點選更高畫素觀看,效果更佳。錄影器材:Panasonic HDC-HS700

仲夏時節,蟬聲騷騷。台灣騷蟬,昆蟲綱半翅目蟬科騷蟬屬,台灣就這麼一種騷蟬。分 佈廣泛,從都市到1200公尺的山區都有。牠的鳴聲應該是台灣人最熟悉的,到處可聽到,而高分貝鳴聲響徹雲霄,總要從天上叫下一大盆雨水才歇息。鳴聲聽起 來像是「癢癢癢癢癢癢癢癢」,而人癢起來要「搔癢」,從「搔」轉借到「騷」,於是聽到這聲音就知道是台灣騷蟬在叫,我是這麼記憶的。

學名:Pomponia linearis (Walker, 1850)

參考資料: 陳振祥(2004),「台灣賞蟬圖鑑」(含CD),大樹文化事業公司,台北市

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